Опыт применения ФЭП в России и мире

В нашей стране существует довольно много районов, которые до сих пор не подключены к единой энергосистеме или же они страдают от нехватки электрической энергии. В связи с этим хорошим решением этой проблемы является разработка автономной системы электроснабжения, основанной на солнечных батареях, в таких проблемных районах. Также ФЭП могут применяться и для отказа от централизованного электроснабжения, чтобы поиметь с этого в будущем выгоду.

 

 

Кош-Агачская СЭС

С начала сентября 2014 года в селе Кош-Агач, в 65 километрах от границы с Монголией, работает первая в Сибири и крупнейшая построенная в России солнечная электростанция (рис. 3.1). Мощность электростанции составляет 5 МВт. Этой мощности достаточно, чтобы покрыть дефицит в электрической энергии трёх из десяти районов Республики Алтай. Объект стоимостью 570 млн руб­лей реализован как государственно-частный. Инвестором и генеральным подрядчиком строительства выступили структуры компании «Хевел» (совместное предприятие ГК «Ренова» и ООО «УК «РОСНАНО»). «Хевел» удалось предложить наименьший объем капитальных затрат на строительство при использовании до 70 процентов отечественных комплектующих. Как заверили в «Хевел», запуск солнечной электростанции никак не отразился на тарифах на электроэнергию для конечных потребителей.

Станция рассчитана на покрытие дефицита электроэнергии трех районов Республики Алтай — Кош-Агачского, Улаганского и Онгудайского. Потребности в энергии минимум двух из этих районов станция способна удовлетворить полностью. Правда, только в дневное время. После захода солнца потребители южных районов республики используют энергию, которая поступает в район по сетям «МРСК Сибири» из соседних регионов, прежде всего, Алтайского края. Суммарно в этих трёх южных районах сегодня живут около 45 тысяч человек.

За сбор солнечной энергии на объекте отвечают смонтированные в ряды 21 тысяча панелей-модулей, мощность каждой из которых около 250 ватт. Все пластины направлены к солнцу строго под углом 45 градусов. Ряды модулей смонтированы так, чтобы ни при каком освещении панели не затеняли бы друг друга. Расстояние между рядами модулей порядка 8-10 метров. Солнечные батареи генерируют электроэнергию напряжением 400 В. Эта электроэнергия с помощью четырёх инверторов преобразуется в электроэнергию переменного тока с напряжением в 10 кВ. Далее электроэнергия по высоковольтной линии передачи попадает на силовую подстанцию. На подстанции напряжение сети повышается до 110 киловольт, после чего электроэнергия поступает в существующие магистральные сети.

 

Рис. 3.1 – Кош-Агачская СЭС

 

Технико-экономические показатели электростанции:

‒ Номинальная пиковая мощность – 5 МВт;

‒ Количество солнечных батарей – 21000 шт.;

‒ Мощность одной батареи – 250 Вт;

‒ Тип батарей – поликристаллические кремниевые;

‒ Площадь электростанции – 130 000 м².

Белгородская СЭС

 

Солнечная электростанция, расположенная в Белгородской области (Яковлевский район, хутор Крапивенские Дворы) введена в эксплуатацию компанией ООО «АльтЭнерго» 1 октября 2010 года. Её номинальная мощность составляет 100 кВт (рис. 3.2). Станция может производить до 134 000 кВт*ч электроэнергии в год.

За период с введения в эксплуатацию по данным за 2 с половиной года солнечные панели выработали почти 280 000 кВт*ч электроэнергии, предотвратив тем самым выброс более 160 тысяч килограммов углекислого газа, вызывающего парниковый эффект, которые ушли бы в атмосферу при выработке аналогичного объема энергии традиционными способами.

 

Рис. 3.2 – Белгородская СЭС

Для установки специалисты выбрали два типа батарей: отечественные поликристаллические мощностью 46 кВт (рязанский завод) и венгерские аморфные мощностью 54 кВт. Всего на площади 3,5 га установлено 1 320 модулей с активной поверхностью 1 000 м². Рядом с батареями смонтированы инверторы, которые преобразуют постоянное напряжение в переменное и выдают в общую сеть. Количество энергии, вырабатываемое на этой солнечной станции, можно обеспечить электричеством стоквартирный жилой дом. Объём выработки электроэнергии напрямую зависит от погоды, сезона и времени суток. Солнечные установки в среднем в 5-6 раз эффективнее, установленных там же, ветровых установок. При этом аморфные батареи эффективнее поликристаллических, т.к. дают радиацию и в пасмурную погоду, и зимой, а летом лучше работают поликристаллические модули.

Технико-экономические показатели электростанции:

‒ Номинальная пиковая мощность – 100 кВт;

‒ Количество солнечных модулей – 1320 шт;

‒ Тип батарей:

‒ Поликристаллические кремниевые – 46 кВт

‒ мощность одного модуля – 213 Вт;

‒ площадь 170 м²;

‒ Аморфные кремниевые – 54 кВт;

‒ мощность одного модуля – 50 Вт;

‒ площадь – 876 м²;

‒ Площадь электростанции – 35 000 м².

СЭС в Крыму

 

Все солнечные электростанции на основе фотоэлектрических преобразователей в Крыму начали строиться совсем недавно – в  2010 году. Инвестором всего проекта выступила компания Activ Solar. Она построила 4 солнечные электростанции в сёлах: Родниковое, Охотниково, Перово и Митяево (рис. 3.3 - 3.7) Две из них в Охотниково (мощностью 82,65 МВт) и Перово (105,56 МВт), – входят в десятку крупнейших солнечных электростанций мира.

 

Рис. 3.3 – СЭС в с. Перово

 

Технико-экономические показатели СЭС в с. Перово:

‒ Номинальная пиковая мощность – 105,56 МВт;

‒ Количество солнечных модулей – 455 532 шт.;

‒ Тип батарей: поликристаллические и монокристаллические кремниевые;

‒ Площадь электростанции: 2 000 0000 м².

 

Рис. 3.4 – СЭС в с. Охотниково

Технико-экономические показатели СЭС в с. Охотниково:

‒ Номинальная пиковая мощность – 82,65 МВт;

‒ Количество солнечных модулей – 355 902 шт.;

‒ Тип батарей: поликристаллические кремниевые;

‒ Площадь электростанции: 1 600 000 м².

Рис. 3.5. СЭС в с. Митяево

 

Технико-экономические показатели СЭС в с. Митяево:

‒ Номинальная пиковая мощность – 31,55 МВт;

‒ Количество солнечных модулей – 134 288 шт.;

‒ Тип батарей: поликристаллические кремниевые;

‒ Площадь электростанции: 590 000 м².

 

Рис.3.7 СЭС в селе Родниковое

Технико-экономические показатели СЭС в селе Родниковое:

‒ Номинальная пиковая мощность – 7,5 МВт;

‒ Количество солнечных модулей – 30 704 шт.;

‒ Тип батарей: поликристаллические кремниевые;

‒ Площадь электростанции: 150 000 м².

На полуострове действительно уникальное сочетание условий для развития солнечной энергетики. Большое количество солнечных дней в году, но достаточно высокая платность населения и промышленных предприятий. В отличие от пустынь Аризоны или Сахары, электроэнергию нет нужды передавать на сотни и тысячи километров – потребитель крымской солнечной электроэнергии рядом. Но в отличие от густонаселённой Европы в Крыму достаточно свободных площадей для полей солнечных батарей. Особенно много подходящих, для солнечной энергетики, площадей в центральной – степной части полуострова.                          

Все солнечные установки Activ Solar действующие в Крыму ежегодно сокращают выбросы СO₂ на 230000 тонн.

На данный момент формально станции отключены по причине неопределенной политической и экономической ситуации. Фактически были отключены потому, что потребители отказались приобретать дорогую солнечную энергию. По состоянию на август 2014 Activ Solar, скорее всего, перейдет в собственность кредиторов – государственных банков России. Однако, отсутствие «зеленого тарифа» на электричество делает эксплуатацию Крымских СЭС нерентабельной.

По словам временно исполняющего обязанности главы Республики Крым Сергея Аксенова, Крым не намерен вводить «зеленый тариф», поскольку «выгоднее вложить деньги в традиционные электростанции, работающие на мазуте, на газе». Более того, Аксенов охарактеризовал проект Activ Solar как мошеннический и вредный для республики. В России нет должной федеральной программы развития солнечной энергетики, поэтому государственные дотации производителям «зеленой» энергии ожидать не приходиться.

 

ФЭП в Астраханской области

 

На территории Астраханской области можно встретить целый ряд различных примеров применения батарей ФЭП для электроснабжения жилых домов и фермерских хозяйств. Мощность большинства таких установок пока не превышает и 2 кВт. Но стоит отметить, что уже сейчас в Астраханской области строятся сразу шесть объектов солнечной генерации. По заявлению губернатора Астраханской области Жилкина Александра Александровича первые два объекта ‒ солнечные станции «Резиновая» и «Володаровка» мощностью 15 МВт каждая ‒ должны быть сданы в первой половине 2015 года. Инвестором первой из них выступает ООО Международный центр «Энергохолдинг», а второй – ООО «КомплексИндустрия». Стоимость каждого проекта приблизительно составляет 1,7 млрд рублей.

Один из ярких примеров использования ФЭП в нашей области – применение солнечных батарей для освещения подъездов жилых домов в пос. Тинаки (рис. 3.8). Система освещения в подъезде – энергосберегающие (люминесцентные) лампочки. Для экономии электроэнергии включение и выключение лампочек осуществляется датчиками движения. В каждом доме установлена одна автономная солнечная энергосистема (в совокупности 4 штуки). Компания, обслуживающая объект – «Астраханьэнергоэффект» (г. Астрахань). Основными элементами трёх систем является: солнечные модули, суммарной мощностью 400 Вт; контроллер заряда солнечных модулей; аккумуляторные батареи ёмкостью 400 А∙ч и инвертор с выходной мощностью 1 кВт. Основными элементами четвёртой системы являются солнечные модули суммарной мощностью 800 Вт; котроллер заряда солнечных модулей; аккумуляторные батареи ёмкостью 800 А∙ч и инвертор выходной мощностью 1 кВт.

 

Рис. 3.8 – Солнечные батареи для освещения

подъездов жилых домов в пос. Тинаки

 

В Красноярском районе в пос. Молодёжный создана автономная система электроснабжения с применением солнечных модулей (рис. 3.9.). Эта система используется для электроснабжения бытовой техники: холодильник, телевизор, сплит-система, а также для освещения. Основные элементы системы: 10 монокристаллических суммарной мощностью 1,85 кВт; один контроллер заряда; шесть аккумуляторных батарей ёмкостью 200 А*ч, рассчитанные на напряжение 12 вольт каждая; инвертор, рассчитанный на мощность 3 кВт с входным напряжением в 24В и выходным 220В (форма сигнала – чистый синус). Компания, обслуживающая объект, - «Астраханьэнергоэффект» (г. Астрахань).

Рис. 3.9 – Комплект солнечных батарей для автономной

системы электроснабжения в пос. Молодёжный

 

В Астраханской области существует ещё большое множество других подобных примеров использования ФЭП для автономного электроснабжения в разной степени. Их устанавливают и на детских садах, и на обычных жилых домах, на коттеджах, на лодках. Есть также примеры комбинированного использования солнечных батарей с ветрогенератором (например, в Икрянинском и Приволжском районах по 3 кВт общей мощностью).

 

Выбор солнечной батареи

        

По сути выбор делается между двумя видами – поликристаллические или монокристаллические батареи. В связи с тем, что площадь под электростанцию у нас ограничена, а мы хотим получить как можно больше энергии, выбираем батареи на основе монокристаллического кремния. У них больший КПД, и в связи с этим они занимают меньше места, в отличие от поликристаллических батарей, если сравнивать батареи одинаковой мощности.

   

Рис. 4.1 – Солнечная батарея Exmork ФСМ-300М

 

Таблица 4.1 –Технико-экономические и характеристики Exmork ФСМ-300М

Параметр	Значение
Тип	Моно
Номинальная мощность	300 Вт
Количество клеток в модуле	72 шт.
Цена	18 450 руб. 16 500 руб. (крупный опт)
КПД фотоэлектрического преобразования	до 18,3%
Рабочий температурный диапазон	от -40°C до +80°C
Ветровая нагрузка	до 60 м/с (200 кг на квадратный метр)

 

Продолжение таблицы 4.1

Номинальное напряжение	24 В
Напряжение при пиковой мощности	36,7 В
Номинальный ток	8,17 А
Ток короткого замыкания	8,83 А
Размер одной панели	1956×992×45 мм
Вес одной панели	23 кг
Срок службы	Не менее 30 лет
Гарантия на солнечные модули Exmork	10 лет

 

Выбрана модель  китайской фирмы Exmork ФСМ-300М (рис. 4.1.). Батарея обладает довольно высокой номинальной мощностью – 300Вт. В табл. 4.1. приведены все технико-экономические параметры и характеристики батареи.